ZnO和GaN分别作为Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ宽禁带半导体的典型代表在光电子器件等领域有着潜在的重要应用。俞大鹏教授研究团队近期在n型ZnO/p型GaN纳米p-n结光伏、光电子器件的研究中，取得系列进展。

     由于ZnO纳米线很大的比表面积，禁带宽度在近紫外波段，同时有较大的激子束缚能，近年来，大量的文献报道了将ZnO纳米线应用于气体敏感器件，生物、化学传感器，发光器件，紫外光探测器等。但是，由于表面载流子耗尽层的存在，ZnO纳米线光探测器的迟豫时间通常大于1秒，这并不利于实现紫外光的高速探测功能。

     俞大鹏教授研究团队的青年教师廖志敏博士带领研究生别亚青等，通过微加工手段制备了单根ZnO纳米线与p型GaN的异质结。该器件具有优异的光伏性能，变温条件下光伏效应的测试表明，开路电压随温度升高下降呈线性关系，但室温下，不同入射光功率给出的开路电压，短路电流变化趋势均非线性。同时，此器件实现了紫外波段的电致发光功能（Adv. Mater. 22, 4284 (2010)）。

图1. (a) 光伏效应电流电压关系(b)紫外灯照射不同温度条件下，电流电压关系; (c) 不同入射光功率条件下，电流电压关系

    在此基础上，通过与秦志新、戴伦等教授合作，最近他们实现了基于ZnO 纳米线/GaN薄膜p-n结的快速紫外光探测功能器件。由于该器件光电响应的特性主要来自于p-n结，这大大降低了环境气氛对器件光电性能的影响，同时通过改善ZnO纳米线质量，实验中测量到紫外光响应上升时间约为20微秒，下降端迟豫时间约为219微秒，这个速度远高于基于ZnO纳米线光电导性质的紫外光探测器件。同时，利用器件优良的光伏效应，该p-n结在紫外光激发条件下成功地驱动了单根CdSe纳米线红光探测器工作，该联合器件在多波段光探测器、自驱动光探测器、以及光操纵逻辑门等方面有着潜在的应用价值。相关工作于12月15日发表在《先进材料》（Advanced Materials）的网络版上http://dx.doi.org/10.1002/adma.201003156 。

图2 左：联合器件结构图 右：联合器件与门逻辑电路工作图

    该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部973计划以及介观物理国家重点实验室自主科研项目的大力资助。

    “Self-powered, Ultrafast, Visible-blind UV Detection and Optical Logical Operation Based on ZnO/GaN Nanoscale p-n Junction”, Ya-Qing Bie, Zhi-Min Liao, Hong-Zhou Zhang, Guang-Ru Li, Yu Ye, Yang-Bo Zhou, Jun Xu, Zhi-Xin Qin, Lun Dai, Da-Peng Yu，Advanced Materials 2010